Ученые составили полный атлас микроРНК – важных регуляторных молекул

Международный консорциум, в который входили российские ученые из ИОГен РАН и МФТИ, разработал атлас микроРНК человека и мыши.

2 966

Выбор редакции

МикроРНК играет важную роль в регуляции генов и дифференциации клеток, и они уже почти все известны науке. Однако про то, какие участки генома участвуют в регуляции самих микроРНК, было известно мало. Исследователи нашли эти участки при помощи специального алгоритма, определили активность всех микроРНК в разных тканях, а результаты выложили в открытый доступ. Научная работа опубликована в журнале Nature Biotechnology.

 

«МикроРНК представляют собой один из важнейших механизмов регуляции экспрессии генов. Создание полного атласа микроРНК в различных клетках приближает нас еще на один шаг к созданию полной картины регуляции генов», – комментирует Юлия Медведева, один из соавторов работы, старший научный сотрудник Центра биотехнологий РАН, преподаватель кафедры биоинформатики МФТИ.

 

Схема молекулы РНК

Схема молекулы РНК

 

МикроРНК – это маленькая молекула РНК длиной около 20 нуклеотидов, которая участвует в регуляции работы генов. В разных тканях необходима активность разного набора генов, а ненужные гены «глушат» молекулы микроРНК. Они являются как бы маленькими полицейскими: узнают ген, который не должен работать в этой ткани, и блокируют его. При многих болезнях наблюдаются отклонения в работе микроРНК, поэтому сейчас разрабатывается терапия антимикроРНК, например от рака. Кроме того, молекулы микроРНК можно использовать в качестве лекарства, так как с помощью них можно подавить синтез плохих белков. Но про то, как регулируется сама микроРНК, известно очень мало.

 

Работа микроРНК. Если микроРНК «садится» на информационную РНК, то синтез белка и РНК блокируется.

Работа микроРНК. Если микроРНК «садится» на информационную РНК, то синтез белка и РНК блокируется.

 

Звенья РНК – нуклеотиды аденин (A), цитозин (C), гуанин (G), урацил (U) – могут образовывать связи C-G, A-U и G-U. Например, последовательности CCUA и GGGU смогут связываться и будут называться комплементарными, а CCUA и UCCG не будут комплементарными. МикроРНК связывается с почти комплементарным ей участком РНК и таким образом не дает синтезировать белок с этого участка.

 

Предшественники первой открытой микроРНК (сверху) и первой открытой микроРНК у человека (снизу). Хотя РНК – одноцепочечная молекула, она необязательно прямая. Так, предшественники микроРНК имеют форму шпильки.

Предшественники первой открытой микроРНК (сверху) и первой открытой микроРНК у человека (снизу). Хотя РНК – одноцепочечная молекула, она необязательно прямая. Так, предшественники микроРНК имеют форму шпильки.

 

Еще лет 30 назад про микроРНК никто не знал. Только в 1993 году была описана первая представительница этих некодирующих РНК, то есть молекул РНК, на основе которых не производятся белки. РНК – это одноцепочечная молекула, состоящая из звеньев-нуклеотидов. Она получается из ДНК – двухцепочечной молекулы, в которой зашифрована последовательность РНК. На основе ДНК получаются все РНК: и кодирующие (матричные или информационные РНК), и некодирующие – перевод из ДНК в РНК называется «транскрипцией». Информационная РНК служит «рецептом», по которому производятся белки, а некодирующие РНК участвуют в «приготовлении» белка. Все РНК, чтобы выполнять свои функции, должны пройти несколько стадий созревания. Так, специальные белки вырезают из молекулы РНК длиной около 80 нуклеотидов маленький кусочек, и получается микроРНК. Говорят, что микроРНК вырезается из предшественника микроРНК, или пре-микроРНК.

 

Транскрипция начинается с того, что специальные белки (транскрипционные факторы) садятся на стартовую площадку – участок ДНК рядом с геном, которая называется «промотором». У предшественников микроРНК тоже есть промоторы, однако до сих пор многие из них не были определены достаточно точно. По этой причине было сложно изучать регуляцию микроРНК, хотя большинство микроРНК и их предшественники уже известны. МикроРНК тканеспецифичны: в одних тканях экспрессируются (переводятся из ДНК в РНК) предшественники одних микроРНК, а в других тканях – другие. Благодаря этому клетки в разных тканях обладают разными свойствами (потому что разные наборы генов блокируются).

 

Интерактивная карта экспрессии. Сверху — типы тканей, справа — микроРНК, на пересечении — уровень экспрессии данной РНК в данной ткани.

Интерактивная карта экспрессии. Сверху — типы тканей, справа — микроРНК, на пересечении — уровень экспрессии данной РНК в данной ткани.

 

Ученые составили полный атлас микроРНК с промоторами их предшественников в разных тканях. Работа проводилась в рамках большого исследовательского проекта FANTOM5 (Functional annotation of the mammalian genome – функциональная характеристика генома млекопитающих), который собирает и анализирует данные о функциональных элементах в геноме мыши и человека. Ранее они разработали технологию (CAGE, Cap Analysis of Gene Expression), при помощи которой можно находить промоторы в геноме. Они сопоставили данные о промоторах с данными о коротких РНК и для каждой микроРНК определили предшественника и его промотор. Многие микроРНК были описаны ранее, а некоторые новые микроРНК нашли с помощью специального алгоритма. Кроме этих данных, атлас содержит карту экспрессии предшественников всех микроРНК в более чем ста видах тканей человека. По этой карте можно посмотреть, в каких тканях какие микроРНК играют свою регулирующую роль.


Всеволод Макеев, один из соавторов работы и профессор кафедры биоинформатики МФТИ, поясняет: «Когда вы знаете, где находится промотор, вы можете, во-первых, пытаться понять, в какие регуляторные каскады эта микроРНК включена. А во-вторых, если у человека есть мутации на том участке, где находится промотор, у него могут быть какие-то нарушения регуляции и вы будете об этом знать, а в будущем даже, возможно, исправлять эти нарушения».

 

Физтех
57Статей
Московский физико-технический институт (МФТИ). Блог о последних научных открытиях ученых МФТИ и других российских вузов и исследовательских центров в различных областях науки, от астрофизики до генной инженерии.
2 966

Комментарии
Аватар пользователя Михаил Савиных
Вчера
Этот процесс называется дегазация Земли. Описан давно...
Аватар пользователя Andrew Chajka
17 дек
ни о чём. спросить у человека - счастлив ли он? это...
Аватар пользователя Andrew Chajka
17 дек
От некоторых критиков явно несёт завистью и...

Колумнисты

Физтех
57Статей
Discovery Channel
20Статей
Сколтех
13Статей
СО РАН
5Статей
Комментарии

Быстрый вход

или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
Вы сообщаете об ошибке в следующем тексте:
Нажмите Отправить ошибку